Politechnika Śląska

w Gliwicach

Wydział MT

Kierunek MiBM

Ćwiczenie 12:

BADANIE PRZEBIEGÓW ZMIENNYCH ZA POMOCĄ OSCYLOSKOPU.

Grupa II

Sekcja VIII

Czyż Tomasz

Szymik Tadeusz

1.Wstęp

Oscyloskop jest najbardziej uniwersalnym przyrządem pomiarowym i kontrolnym. Można wykonać różnorodne pomiary, np. napięcia, natężenia prądu, częstości, fazy itp. Można bezpośrednio obserwować zjawiska elektryczne w funkcji czasu, a także wiele innych zjawisk fizycznych i biologicznych za pomocą odpowiednich przetworników. Strumień elektronów wylatujący z działa elektronowego po przejściu przez szereg anod przechodzi przez dwie pary płytek odchylających i uderzając w luminofor ekranu wywołuje na ekranie plamkę świetlną. Poprzez zmianę napięcia na elektrodzie działa uzyskuje się zmianę ostrości plamki, natomiast jaskrawość plamki zależy od potencjału siatki sterującej. Zwykle do płytek odchylania poziomego przykłada się napięcie piłokształtne wytwarzane w generatorze podstawy czasu. Sygnał wejściowy podawany jest do płytek odchylania pionowego poprzez tłumik i wzmacniacz.

Najważniejszymi parametrami oscyloskopu są:

• pasmo wzmacniacza - zakres częstości, przy których sygnał wzmacnia się min.

o 3 dB,

• czułość - wartość napięcia odpowiadająca wysokości impulsu na ekranie równej 1 cm,

• impedancja wejściowa.

Wewnątrz szklanej, wydłużonej bańki znajdują się: działo elektronowe, układ odchylający i ekran. W bańce wytwarza się stosunkowo wysoką próżnię. W tylnej, zwężonej części lampy znajduje się zespół elektrod zwany działem elektronowym. Pomiędzy działem elektronowym a ekranem umieszczony jest zespół dwóch par płytek odchylających. Taki układ umożliwia obserwację przebiegów w układzie współrzędnych prostokątnych. W lampach oscyloskopowych specjalnego przeznaczenia realizuje się inne układy odchylające, np. we współrzędnych biegunowych.

1. Pomiar kąta przesunięcia fazowego

Kat przesunięcia fazowego można wyznaczyć, jeśli znamy współrzędne przecięcia elipsy z osiami układu współrzędnych. Jeśli w równaniu wstawimy x = 0, to

gdzie
=
- amplituda drgań w płaszczyźnie OY, a
- rzędna dla x = 0.

Podobnie dla y = 0 otrzymamy:

Jeśli ustalimy równość amplitud obydwu drgań, to równanie można przedstawić w tzw. Postaci kanonicznej:

gdzie a i b są długościami półosi elipsy.

Transformacja współrzędnych przy obrocie układu współrzędnych o kąt α określona jest układem równań:

Jeśli przyjmiemy kąt α + 45°, to po przekształceniu równanie przyjmie postać:

W ten sposób otrzymaliśmy rzeczywiście równanie kanoniczne elipsy, a półosie mają długości:

Stosunek półosi elips pozwala wyznaczyć kąt przesunięcia fazowego:

1.2.Obserwacja krzywych Lissajous

Kształt krzywej zależy od stosunku częstości i przesunięcia fazowego składanych drgań. Stosunek częstości można znaleźć przecinając krzywą dwiema prostymi prostopadłymi x i y, przy czym stosunek częstości jest odwrotnie proporcjonalny do liczby przecięć. Pełna krzywa Lissajous dla stosunku okresów
:
= k:1 zostanie określona w czasie będącym najmniejszą wspólną wielokrotną okresów drgań składowych. Sploty krzywej przy dużych liczbach k i 1 są gęste, że obraz przestaje być czytelny. W naszym przypadku obserwujemy krzywe Lissajous na ekranie oscyloskopu jako wynik „nałożenia” napięć zmiennych przyłożonych do płytek odchylania poziomego i pionowego.

R[kΩ]	C[μF]	Typ	Półosie[mm]		Współrzędne[mm]
					A	b

---